㈠ 海水淡化技术是怎么发展的
古时候,当人们在茫茫大海上艰难地航行,面临着淡水告罄的威胁时,人们多么希望能有一个圆桶似的宝贝,只要将它往海里一放,那苦涩的海水就变成甘甜的淡水“咕咚咕咚”往上冒,让干渴的船员们喝个饱。最先提出这个大胆而美妙的设想的,是中国宋朝一个名叫周密的人。他写了本《癸辛杂谈》,书中描写了一个会造淡水的“宝贝”的故事。
故事说,有一家杂货店放着一个奇特的东西。说它像缸,可没有底;说它像烟囱,可又太大;而且它既非竹也非木,既非金属亦非砖石。有一天,一名海船商人路过此地,发现了这一奇物。他看了又看,摸了又摸,舍不得离去。店主走来,问商人买不买此物。商人忙说:“买!你要多少银子?”店主想敲竹杠,就说:“这是我家祖传宝物,非十两银不卖。”商人二话没说,付了银子,就叫人将奇物抬走。店主纳闷,问道:“你花那么多银子买此物何用?”商人告之:“此乃一宝物,名字叫‘海井’,是一口专造淡水的井。只要将它放到海里,不愁没有淡水喝。”说完,他又取出100两银,赠给店主。
随着科学技术的发展,今天人类已造出海水淡化机,将古人“画井解渴”的美好愿望变成了现实。
我们知道,海水含盐量太高,平均在千分之三十五左右,而日常生活用水的含盐量在万分之五左右,工农业用水的含盐量有的可以稍高一些,但也不能高于千分之三。要使海水像溪水那样甘甜爽口,就要脱掉海水中的盐分。脱盐,就是人们通常所说的“海水淡化”。
海水和苦咸水淡化,可以追溯到1000多年前。那时,希腊哲学家柏拉图已经认识到,如果用植物性材料过滤苦咸水,盐就会在材料上面贮存起来。亚里士多德早已知道:由盐溶液中蒸发出来的蒸汽冷却凝成水珠以后可以饮用。另外,普利纽斯在他的《自然史》中也这样写道:“航海者在作较长时间的海上旅行时,把海水装在陶罐中,使其蒸发,在罐盖上会出现冷凝水,便可以收集利用。”后来许多的航海者,特别是在罗马的船上,缺水时,都用蒸发法来制取淡水,供人们在航行中饮用。当年罗马帝国曾经用简单的蒸馏器提取淡水供被围困在埃及亚历山大的罗马军队饮用。
历史上第一次有记录的船用淡化器是1606年在西班牙大帆船上使用的。而在船上广泛地进行海水淡化,是19世纪末。那时,蒸汽轮船发展起来了,为了满足锅炉用水和一部分饮用水的需要,轮船上普遍安装了制造淡水的蒸发器。世界上第一台固定式淡化装置,于1877年在俄国巴库建成。此后,在欧洲及其他干旱国家也相继建立。
当然,上述种种海水淡化的器具和手段,还处于“初级阶段”。采用先进的技术设备,大规模地淡化海水。是在20世纪50年代后期。据统计,到1980年6月,仅蒸馏法、反渗透法和电渗析法三种类型的海水淡化装置已达2204个,总造水量每天约727万吨。从生产淡水的用途来看,主要是解决生活用水,有的用在工业上,少数供军事需要。像科威特、沙特阿拉伯等海湾国家,淡水的主要来源,就是海水淡化。像科威特日产900吨以上的海水淡化装置就有7个,其中最大日产1.8万吨以上的海水淡化装置有4个。
蒸馏法顾名思义,就是将海水加热沸腾变成不含盐分的蒸汽,蒸汽遇冷后凝聚成水珠汇集成淡水。蒸馏法海水淡化技术研究历史较长,在供水方面应用最广、起的作用最大。据统计,1977年世界蒸馏法造水能力日产达288吨,占所有淡化法总造水能力的78%。蒸馏法装置的类型有单级闪蒸式、多级闪蒸式、薄膜竖管式、浸管式等,其中多级闪蒸式蒸馏法无论其装置数量还是其造水能力均居首位。据1977年统计结果,多级闪蒸法装置,占整个蒸馏法装置的45%,造水能力占84%。
目前,太阳能蒸馏技术已可分为直接法和间接法。直接法是太阳能直接作用于海水而立刻蒸发的方法。1982年日本冲绳建造了这样的一套装置。它的受热面积为2.97平方米,日产水量为100升,是太阳能蒸馏的一次重大突破。间接法就是把太阳能收集起来,然后再为其他的海水淡化的办法提供能源。这种方法通常与其他的办法联合使用,或者以热能的方式对海水进行蒸馏,或者利用太阳能发电,供给用电的海水淡化装置使用。
到目前为止,利用太阳能进行海水淡化的技术,所得到的淡水成本仍然比较高,主要的问题在于太阳能利用设备的投资比较大。
电渗析法为了说明它的原理,先介绍离子交换膜。离子交换膜分阳离子交换膜和阴离子交换膜两种(以下简称阳膜、阴膜)。阳膜表面带负电荷,阴膜表面带正电荷。根据同性相斥、异性相吸的原理,带负电荷的阳膜的表面排斥阴离子,而让阳离子通过;带正电荷的阴膜则恰恰相反。如果我们将阴、阳离子交换膜交替地排列成多室电渗槽,并在膜组两端配置阴、阳电极,阳极一侧以阴离子交换膜开始,阴极一侧以阳离子交换膜终止,当海水通入后,在膜组两端加上直流电压。这样,海水中的阳离子向阴极迁移,阴离子向阳极迁移。由于离子交换膜对离子有选择透过的性质,那么,海水中的钠离子和氯离子作为盐溶液从膜间室中流出,脱盐的淡水也通过专门的管道流出。
这种方法关键取决于膜的发展状况。离子交换膜有的用空心纤维,有的用塑料,目前投入使用和正在研制的膜有几十种。中国从20世纪50年代就开展了对电渗析和离子交换膜的研究。目前,生产的离子交换膜质量指标接近世界先进水平,已生产出各种类型和大小不同的电渗析淡化器,全国己有400多个单位广泛使用。国家海洋局第二海洋研究所1981年研制的中国最大的电渗析淡化器,每天产淡水200吨。该装置已在中国西沙群岛投入使用,其淡化的水质符合国家规定的饮水标准,生产成本只有用水船运水成本的1/5。
反渗透法这是50年代为淡化海水而提出来的一种膜分离方法。60年代由于研制出了高通量、高脱盐率的不对称醋酸纤维素膜,使反渗透法达到了工业应用程度。要弄清什么是反渗透还得先从渗透说起。把淡水和盐水分别置于一张半透膜两侧,这种半透膜只允许水分子通过,而不允许其他分子通过,盐分子也不例外。在正常条件下,淡水就穿过半透膜向盐水一侧流动,这就是渗透。在渗透的过程中,盐水液面逐渐升高,压力逐渐加大,淡水液面则逐渐降低,压力逐渐减小,这种现象一直要持续到盐水侧的压力比淡水侧的压力高到一定程度为止。这时,由于盐水侧的压力很高,淡水侧的水分子已无力渗透过去,只得作罢。这时两边的压力差就是所谓的渗透压。
如果在盐水的液面上施加一个比渗透压还大的压力,结果会怎么样呢?无疑,盐水中的水分子将向相反方向,即向淡水一侧流动,以致使淡水液面高出盐水液面。这就是反渗透。用这种原理淡化海水的方法叫反渗透法。这种方法工艺流程简单,耗能很少,虽然1953年才问世,却已受到普遍的重视。在沙特阿拉伯,也有这种类型的海水淡化厂。
反渗透膜是反渗透淡化器的心脏,目前,主要有醋酸纤维素及其衍生物膜、芳香聚酰胺膜及其他有机无机材料膜等。随着反渗透膜的发展,现今反渗透淡化装置主要有四种类型:板式、管式、螺旋卷式、空心纤维式。这四种装置中,螺旋卷式和空心纤维式装置单位体积产水量较多,适于建造大规模装置;其次是管式装置,发展也很快。一个大型的反渗透海水淡化厂,要安装很多个这样的膜卷。像美国为沙特阿拉伯吉达港建成的反渗透海水淡化厂,共安装了4032个膜卷,日产淡水1.2万多吨。到1980年6月,世界上日产95吨以上淡水的反渗透淡化装置就有929个,日产淡水约148万吨。当今美国和日本海水淡化研究的重点是发展反渗透法。相信不久的将来,反渗透法有可能与蒸馏法相媲美。
㈡ 反渗透膜的原理是什么
RO反渗透膜是一种对透过的物质具有选择性的半透膜,只能透回过溶剂而不能透过溶质答的薄膜称之为理想半透膜,RO反渗透膜基本上算是理想的半透膜。当相同体积的稀溶液(例如淡水)和浓溶液(例如盐水)分别置于RO反渗透膜的两侧时,稀溶液中的溶剂将自然穿过半透膜而自发地向浓溶液一侧流动,这一现象即为渗透。
当渗透达到平衡时,浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度,即形成一个压差,此压差即为渗透压。渗透压的大小取决于溶液的固有性质,即与浓溶液的种类、浓度和温度有关而与半透膜的性质无关。若在浓溶液一侧施加一个大于渗透压的压力时,溶剂的流动方向将与原来的渗透方向相反,开始从浓溶液向稀溶液一侧流动,这一过程称为反渗透。
反渗透是渗透的一种反向迁移运动,是一种在压力驱动下,借助于反渗透膜选择性截留作用将溶液中的溶质与溶剂分离。RO反渗透膜已广泛应用于各种液体的提纯与浓缩,其中最普遍的应用实例便是在水处理工艺中,用反渗透技术将原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除,以获得高质量的纯净水。
㈢ 反渗透膜的原理及效果怎么样
反渗透膜是一种模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜,是反渗透技术的核回心构件。反渗透技答术原理是在高于溶液渗透压的作用下,依据其他物质不能透过半透膜
而将这些物质和水分离开来。反渗透膜的膜孔径非常小,因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等。系统具有水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。
反渗透膜应具有以下特征:(1)在高流速下应具有高效脱盐率;(2)具有较高机械强度和使用寿命;(3)能在较低操作压力下发挥功能;(4)能耐受化学或生化作用的影响;(5)受pH值、温度等因素影响较小;(6)制膜原料来源容易,加工简便,成本低廉。
㈣ 反渗透爆破膜的作用和工作原理谁知道
爆破膜片主复要应用于电厂制、钢厂、海水淡化等大型的反渗透中,小型一般不使用。
爆破膜的作用主要是:在产水管路侧装,为了防止产生背压,导致反渗透膜的损坏。
在大中型反渗透水处理领域,背压指的是产品水侧的压力大于给水侧的压力的情况。膜口袋的三面是用黏结剂粘接在一起的,如果产品水侧的压力大于给水侧的压力,那么这些粘接线就会破裂而导致膜元件脱盐率的丧失或者明显降低,因此从安全的角度考虑,反渗透系统不能够存在背压。
由于反渗透膜过滤是通过压力驱动的,在正常运行时是不会存在背压的,但是如果系统正常或者故障停机,阀门设置或者开闭不当,那么就有可能存在背压,因此必须妥善处理解决背压的问题.
工作原理:
将一组防爆膜片,安装在压力管道末端,作为人为给定的薄弱环节,当机组突甩负荷、压力管道上膜片安装处的水压力上升并达到整定值时,膜片爆破,泄流减压。如果泄量不够,随着导叶的继续关闭,水压力再次上升,又有其他膜片相继爆破,从而保护整个系统的安全!
㈤ RO膜反渗透系统工作原理及去除水中什么
反渗透纯水设备技术是当今最先进和最节能有效的膜分离技术。其原理是在高内于溶液渗透压的作用下,依容据其他物质不能透过渗透膜而将这些物质和水分离开来。由于反渗透膜的膜孔径非常小(紧为10A左右),因此能够有效的去除水中的溶解盐类、胶体、微生物等(去除率高达97%-98%)。反渗透是目前高纯水设备中应用最广泛的一种脱盐技术,它的分离对象是溶液中的离子范围和分子量几百的有机物;反渗透(RO)、超过滤(UF)、微孔膜过滤(MF)和电渗析(EDI)技术都属于膜分离技术。在生产过程中,无需增加污水环保的二次投资。目前,较高选择性的反渗透膜元件除盐率可以高达99.7%。
RO纯水系统特点
无化学品再生
无危害性废液排放,有利环保
连续运行、操作简单
便于安装维护、保养
设备应用领域
医疗制药、饮用纯水
废水处理、物质回收与浓缩
海水、苦咸水淡化、饮用纯净水等领域
电路、电子、光学、化工、石油、表面处理等行业用超纯水
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㈥ 海水淡化的原理是什么有几种途径
船用海水淡化设备技术针对海水的高含盐量,而不能被直接使用特点而设计,把海水、苦咸水等含高盐量的水转化为生产、生活用水的海水淡化技术得到空前迅猛的发展。目前主要采用蒸馏法、电渗析法和反渗透法。淡化水质符合国家生活饮用水水质标准(GB5749-85),电源适用范围广(220V/60HZ,380V/50HZ)。
船舶海水淡化设备工艺原理及技术指南
1、蒸馏法虽然是一种古老的方法,但由于技术不断地改进与发展,该法至今仍占统治地位。蒸馏淡化过程的实质就是水蒸气的形成过程,其原理如同海水受热蒸发形成云,云在一定条件下遇冷形成雨,而雨是不带的咸味的。根据设备蒸馏法、蒸汽压缩蒸馏法、多级闪急蒸馏法等。
2、电渗析法亦换膜电渗析法,该法的技术关键是新型离子交换膜的研制。离子交换膜是0.5-1.0mm厚度的功能性膜片,按其选择透过性区分为正离子交换膜(阳膜)与负离子交换膜(阴膜)。电渗析法是将具有选择透过性的阳膜与阴膜交替排列,组成多个相互独立的隔室海水被淡化,而相邻隔室海水浓缩,淡水与浓缩水得以分离。电渗析法不仅可以淡化海水,也可以作为水质处理的手段,为污水再利用作出贡献。此外,这种方法也越来越多地应用于化工、医药、食品等行业的浓缩,分离与提纯。
㈦ 高压反渗透膜法淡化海水是利用海水中各成分的什么不同分离出淡水
其实简单点说白了,就是利用半透膜的阻隔作用分离出水分子通过,过滤掉体积相对较大的其它物质,没什么深奥的,纯物理过滤!
㈧ 海水淡化膜主要技术原理有哪些
海水淡化膜原理应用的反渗透是一项高新膜分离技术,其孔径很小,大都≤10×10
–版10(10A),它能去除权滤液中的离子范围和分子量很小的有机物,如细菌、病毒、热源等。它已广泛用于海水或苦咸水淡化、电子、医药用纯水、饮用蒸馏水、太空水的生产,还应用于生物、医学工程。
㈨ 反渗透膜的分离原理是什么
要了解反渗透法原理,先要了解“渗透”的概念。渗透是一种物理现象,当两版种含有不同浓权度盐类的水,用一张半渗透性的薄膜分开时就会发现,含盐量少的一边的水分会透过膜渗到含盐量高的水中,而所含的盐分并不渗透,这样,逐渐把两边的含盐浓度融合到均等为止。然而,要完成这一过程需要很长时间,这一过程也称为自然渗透。
但如果在含盐量高的水侧,施加一个压力,其结果也可以使上述渗透停止,这时的压力称为渗透压力。如果压力再加大,可以使水向相反方向渗透,而盐分剩下。因此,反渗透除盐原理,就是在有盐分的水中(如原水),施以比自然渗透压力更大的压力,使渗透向相反方向进行,把原水中的水分子压到膜的另一边,变成洁净的水,从而达到除去水中盐分的目的,这就是反渗透除盐原理。
㈩ 反渗透膜是现在最好的淡化海水的装置吗还是很容易失效的
海水淡化
一般来需分多步进行,
纳滤
及反自渗透是其中的关键装置(目前海水淡化中最普遍使用的技术)。只要配置维护正常,反渗透进水条件满足,
反渗透装置
是有相当长的一段稳定使用期的,并不是很容易失效。如果进水水质不能达到反渗透进水要求的话,反渗透是容易失效的。